一种混合气体测量装置的多参数自校准方法、装置及系统

技术领域

本发明属于绝缘灭弧介质技术领域，涉及一种SF

背景技术

本发明的校准方法是针对申请公布日为2019年1月15日、申请公布号为CN109213214A的中国发明专利的进一步改进，本发明所述的SF

上述中国发明专利文献还公开了一种SF

SF

密度是衡量SF

上述发明的SF

发明内容

本发明的技术方案用于解决对SF

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种SF

一、通过阻抗线性系数对SF

（1）通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数Z

（2）采用频率与密度之间的标定关系计算得到被测介质的密度；频率与密度之间的标定关系通过以下公式来估计：

（1）

其中，ρ

将δ的带入公式（1），得：

（2）

由公式（2）计算得到校准后的被测介质密度ρ

采用频率与密度之间的标定关系计算得到被测介质的密度，从而保证测量的SF

二、采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（3）

其中，T

三、采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（4）

其中，P

四、将校准后的被测介质密度ρ

进一步地，所述的SF

已知理想气体状态方程为：

设

因此有：

（5）

由于平均摩尔质量=混合物中各组成部分的摩尔质量×该组成部分的物质的量分数，若SF

（6）

其中，

进一步地，所述的测量晶振的阻抗的方法采用π型网络测试阻抗的方法。

一种SF

所述的密度校准模块通过阻抗线性系数对SF

（1）通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数Z

（2）（2）采用频率与密度之间的标定关系计算得到被测介质的密度；频率与密度之间的标定关系通过以下公式来估计：

（1）

其中，ρ

将δ的带入公式（1），得：

（2）

由公式（2）计算得到校准后的被测介质密度ρ

所述的温度校准模块用于采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（3）

其中，T

所述的压强校准模块用于采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（4）

其中，P

所述的计算模块用于将校准后的被测介质密度ρ

进一步地，所述的SF

已知理想气体状态方程为：

设

因此有：

（5）

由于平均摩尔质量=混合物中各组成部分的摩尔质量×该组成部分的物质的量分数，若SF

（6）

其中，

进一步地，所述的测量晶振的阻抗的方法采用π型网络测试阻抗的方法。

一种SF

进一步地，所述的校准插件包括直接数字频率合成器、幅度相位检测器、低通滤波器；所述的直接数字频率合成器通过低通滤波器与音叉晶振传感器连接，幅度相位检测器的一端与FPGA模块连接，另一端与音叉晶振传感器连接。

进一步地，所述的直接数字频率合成器使用的芯片为AD9850。

进一步地，所述的幅度相位检测器使用的芯片为AD8302。

一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述的SF

本发明的优点在于：

本发明一方面通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数，校准SF

附图说明

图1是SF

图2是SF

图3是SF

图4是音叉晶振传感器的实物图；

图5是π型网络阻抗测量电路的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例一

石英晶振的共振振动频率取决于晶体所处的环境。在真空中，晶体具有特定频率，而在流体中，其振动将由于周围气体分子的阻尼而衰减。通过产品出厂时和运行时阻抗对比，可以消除因晶体老化或污染而产生的偏差，精度高，用于测量装置的校准，采用该方法可实现测量装置的自校准，无需拆卸测量装置，保障电气设备的稳定运行。

如图4所示为音叉晶振传感器的实物图，音叉晶振石英传感器的晶振的共振振动频率取决于晶振所处的环境，在真空中，晶振具有特定频率，而在流体中，其振动随着周围气体分子的阻尼而衰减；另外，由于气体分子粘附在晶振表面改变了音叉的质量，其共振频率也将随之改变。

如图1所示，本实施例的一种SF

1、通过阻抗线性系数对SF

由于石英晶振的共振振动频率取决于晶体所处的环境。在真空中，晶体具有特定频率，而在流体中，其振动将由于周围气体分子的阻尼而衰减；另外，由于气体分子粘附在晶体表面改变了音叉晶振传感器的质量，其共振频率也将随之改变。

通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数，校准SF

（1）通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数Z

校准时采用π型网络测试阻抗的方法测得晶振的阻抗，测量电路如下图5所示。虚线框内为被测音叉晶振的等效电路。当音叉晶振处于谐振状态时，π网络为一个纯电阻网络，π网络两端的压降最小。利用增益相位检测器对A、B两点的信号相位和幅度进行比较，两路输出信号分别和A、B两点信号的相位差和幅度的比值呈一定的函数关系。

（2）采用频率与密度之间的标定关系计算得到被测介质的密度；

音叉晶振传感器的晶振由两个石英晶振插脚组成，如图4所示，利用石英的压电性，通过向两根棱柱上的电极施加交流电压，可以使两根棱柱产生异相振动。晶振的基本谐振频率在真空中通常为32.768Hz。在空气中，谐振频率下降了大约10Hz。这种下降是由于添加到振动楞上的额外质量和气体分子的粘性造成的。

频率与密度之间的标定关系通过以下公式来估计：

（1）

其中，ρ

将δ的带入公式（1），得：

（2）

由公式（2）计算得到被测介质密度ρ

2、采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（3）

其中，T

3、采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（4）

其中，P

4、将校准后的被测介质密度ρ

所述的SF

已知理想气体状态方程为：

设

（5）

如果已知气体密度ρ，再结合公式（1）即可求得平均摩尔质量

其中，

由于平均摩尔质量=混合物中各组成部分的摩尔质量×该组成部分的物质的量分数（若是气体组成可以是体积分数），以SF

则有：

（6）

即可得到SF

实施例二

一种SF

所述的密度校准模块通过阻抗线性系数对SF

（1）通过测量晶振的阻抗，采用线性校正得到频率校准系数Z

（2）采用频率与密度之间的标定关系计算得到被测介质的密度；频率与密度之间的标定关系通过以下公式来估计：

（1）

其中，ρ

将δ的带入公式（1），得：

（2）

由公式（2）计算得到校准后的被测介质密度ρ

所述的温度校准模块用于采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（3）

其中，T

所述的压强校准模块用于采用多项式拟合方法对SF

所述的多项式拟合方法对温度和压强进行校准的公式如下：

（4）

其中，P

所述的计算模块用于将校准后的被测介质密度ρ

所述的SF

已知理想气体状态方程为：

设

因此有：

（5）

由于平均摩尔质量=混合物中各组成部分的摩尔质量×该组成部分的物质的量分数，若SF

（6）

其中，

实施例三

如图2所示，本实施例的一种SF

所述的音叉晶振传感器与FPGA模块连接，用于将晶振在真空中的振荡频率f

所述的校准插件包括直接数字频率合成器、幅度相位检测器、低通滤波器；所述的直接数字频率合成器通过低通滤波器与音叉晶振传感器连接，幅度相位检测器的一端与FPGA模块连接，另一端与音叉晶振传感器连接；所述的直接数字频率合成器使用的芯片为AD9850，所述的幅度相位检测器使用的芯片为AD8302。

所述的音叉晶振传感器中的石英晶振作为测试对象接入π型网络阻抗测量电路，直接数字频率合成器作为信号源产生激励信号激励π型网络阻抗测量电路，由于直接数字频率合成器具有的高频率分辨率和快速扫频能力，可以保证信号源的频率准确地保持在石英晶振的谐振频率，实现恒压驱动。

实施例四

一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行实施例一所述的SF

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。